Systemy jakości w produkcji i obrocie biopaliwami stałymi. Zajęcia IV - Techniki i technologie produkcji peletów. grupa 1, 2, 3

Transkrypt

1 Systemy jakości w produkcji i obrocie biopaliwami stałymi Zajęcia IV - Techniki i technologie produkcji peletów grupa 1, 2, 3

2 Peletowanie Proces peletowania przeprowadzany jest na maszynach zwanych peleciarkami, peletyzatorami lub granulatorami. Rozdrobniony i odpowiednio nawilżony materiał przeciskany jest cyklicznie przez odpowiednio ukształtowane kanały rozmieszczone w matrycy. Kształt i długośd kanału projektowana jest pod kątem właściwości peletowanego materiału. Kolejne porcje materiału wgniatane są do przelotowych kanałów przez rolki prasujące, gdzie w wyniku stawianego oporu następuje wzrost ciśnienia i temperatury i w konsekwencji jego zagęszczanie. Wzrost temperatury, jak najbardziej w tym procesie pożądany, powoduje uaktywnienie się lepiszczy zarówno tych dodanych do materiału jak i tych naturalnie się w nim znajdujących. Po przejściu przez kanał prasujący pelet odcinany jest za pomocą noża w celu ujednolicenia jego długości. Rys. Zasada działania peletyzatora: 1 prasowany materiał, 2 matryca, 3 pelet, 4 rolki prasujące, 5 kanał prasujący, 6 nóż odcinający pelet Konstrukcje granulatorów możemy podzielid wg kształtu matrycy na: granulatory z matrycą płaską w postaci tarczy, pierścieniową oraz rzadziej spotykaną matrycą w kształcie ściętego stożka. W celu lepszego efektu prasowania, rolki prasujące posiadają nacięte na obwodzie rowki. W zależności od konstrukcji maszyny, napęd przekazywany jest na matrycę lub rolki prasujące. Granulatory z matrycą pierścieniową pracują najczęściej w układzie wyciskania odśrodkowego za pomocą jednej, dwóch lub trzech obrotowych rolek, dociskających rozdrobniony surowiec do wewnętrznej

3 powierzchni matrycy. Jest to najpopularniejsza odmiana granulatorów, produkowana jest przez kilkadziesiąt firm (np. amerykaoska CPM, europejska Andritz czy też polska Mechanika Nawrocki). Andritz jest jedną z nielicznych firm, która zaprojektowała od początku granulator przeznaczony do przerobu trocin (miazgi drzewnej), najczęściej jednak spotyka się wzmocnione adaptacje granulatorów paszowych. Wydajnośd tego typu urządzeo, przy danym surowcu, zależy bezpośrednio od roboczej powierzchni matrycy i jest pochodną jej obwodu i szerokości. Zależy ona również od powierzchni docisku rolek do matrycy, a ta wyznaczona jest przez szerokośd rolek i ich liczbę. O wydajności decyduje wzajemna prędkośd matrycy i rolek dociskających oraz grubośd prasowanej warstwy surowca ograniczana przez średnicę rolek i siłę ich docisku. a) b) Rys. Granulatory pierścieniowe: a - firmy CPM model , b - firmy Andritz Group typ PALADIN /2R

4 Rys. Granulator firmy Mechanika Nawrocki firma Saleko Nowością w technice peletowanie, są granulatory z dwoma aktywnymi matrycami prasującymi, oparte na koncepcji wyciskania dośrodkowego. Technika ta zaczerpnięta została z przemysłu farmaceutycznego. Tego typu granulatory pozbawione są zespołu rolek dociskających i osiągają wydajnośd nawet do 10 ton na godzinę. Szerokośd matrycy nie jest tu ograniczana oporami jakimi obciążane są łożyska rolek dociskających. Współpracujące matryce, mogą byd przez to znacznie szersze. Dzięki zastosowaniu dwóch matryc podwaja się powierzchnia robocza. W przeciwieostwie do granulatorów z matrycą odśrodkową niesprasowany surowiec spada poniżej matryc i musi byd ponownie doprowadzony do zbiornika, co jest najczęściej realizowane w sposób pneumatyczny.

5 Rys. Granulator z matrycami prasującymi zasada działania Jakośd uzyskiwanego granulatu zależy od wielu czynników związanych z mechaniką docisku, parametrami matrycy z kanałami prasującymi, sposobem podawania i nawilżania surowca oraz w dużym stopniu od właściwości samego surowca. Dobrej jakości pelet (wysoka trwałośd i gęstośd właściwa) to efekt wzajemnych relacji pomiędzy siłą docisku rolek do matrycy, ich wzajemną prędkością decydującą o grubości wciskanej warstwy, ukształtowaniem rowków w rolkach dociskających, długością i średnicą, ukształtowaniem lei otworów od wewnętrznej i zewnętrznej strony matrycy oraz szybkością i równomiernością podawania i rozprowadzania surowca na całej szerokości matrycy. Istotne znaczenie ma tutaj również sam surowiec. Jego wilgotnośd musi zawierad się w przedziale 12-14%. Aby możliwe było uzyskanie produktu o wymaganej jakości (trwałośd, gęstośd) do surowca, tuż przed granulacją, dodawana jest w niewielkiej ilości para lub woda. Odbywa się to najczęściej w podajniku ślimakowym spełniający funkcję mieszalnika, który montowany jest zazwyczaj bezpośrednio nad matrycą granulatora. Zabieg ten ma na celu zmiękczenie i zwilżenie powierzchniowe cząstek surowca, nadanie im właściwej sprężystości oraz kleistości, co ułatwia aglomerację. Zbyt mokry ale i zbyt suchy materiał powoduje, że efektywnośd procesu peletowania spada lub w ogóle nie jest możliwe jego przeprowadzenie jak również jakośd uzyskiwanego granulatu jest nie do przyjęcia. Stopieo rozdrobnienia materiału do rozmiaru cząstek 1-3 mm to drugi warunek który należy spełnid podczas peletowania.

6 Rys. Pelety wykonane z materiału o wilgotności 7 %. Foto: K. Mudryk W Polsce stosowane są pleciarki z matryca talerzową jak również pierścieniową. W tab. przedstawiono specyfikacje techniczne najczęściej wykorzystywanych maszyn do peletowania biomasy. Tab. Parametry techniczne i robocze peleciarek najczęściej spotykanych na rynku Granulatory do produkcji pelletów z biomasy Mechanika Nawrocki Parametr Jed. MODEL e. GRD2 420 e. GRD2 550 e. GRD2 750 Prasa Wydajnośd [t/h] 0,7-1,0 0,8-1,7 1,6-2,5 Silniki główne [kw] lub lub 200 Masa [kg] Parametry pary Ciśnienie pary [bar] Temperatura pary (opcja) [ o C]

7 Zapotrzebowanie pary lub wody [kg/t] Matryca i rolki Średnica matrycy [mm] Szerokośd robocza [mm] 55 lub lub lub 150 Ilośd rolek [szt.] Średnica rolek [mm] Kondycjoner Długośd [mm] Średnica [mm] Silnik [kw] 5,5 (4) 5,5 7,5 Granulatory do produkcji pelletów z biomasy KAHL (wybrane modele) Parametr Jednostka Model Średnica matrycy [mm] Średnica / Szerokośd rolek [mm] 130/29 230/77 280/ / /242 Ilośd rolek szt Silnik napędowy kw x Prędkośd rolek m/s 0,5-0,8 2,4 2,7 2,6 2,67 Powierzchnia matrycy cm Masa maszyny kg Źródło: Opracowanie własne na podstawie materiałów firmy Machnika Nawrocki oraz KAHL